Optimizaci
´
on del sistema de iluminaci
´
on y
proyecci
´
on para un sensor multiparam
´
etrico
acusto-
´
optico
Optimization of the illumination and projection system for a multiparametric acousto-optic sensor
Patricia M. E. V
´
azquez
†1
and Germ
´
an E. Caro
†∗2
†
Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ingenier
´
ıa, Departamento de F
´
ısica, GLOmAe.
Paseo Col
´
on 850, C1063ACV, Buenos Aires, Argentina.
1
pvazquez@fi.uba.ar
∗
Consejo Nacional de Investigaciones Cient
´
ıficas y T
´
ecnicas de Argentina (CONICET).
Godoy Cruz 2290, C1425FQB, Buenos Aires, Argentina.
2
gcaro@fi.uba.ar
Resumen—En trabajos anteriores presentamos un novedoso
sensor multiparam
´
etrico que mide simult
´
aneamente el
´
ındice de refracci
´
on y la velocidad del sonido en un l
´
ıquido
aprovechando el efecto acusto-
´
optico. El sensor requiere un
sistema de iluminaci
´
on que expanda el haz l
´
aser de manera
tal que interact
´
ue eficazmente con el l
´
ıquido bajo estudio. Por
otra parte, tambi
´
en es necesario un sistema de proyecci
´
on a fin
de capturar adecuadamente el patr
´
on de difracci
´
on a la salida
de la celda. En este sentido, en este art
´
ıculo, presentamos
la optimizaci
´
on del sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on del
sensor utilizando la herramienta computacional de dise
˜
no
´
optico Zemax OpticStudio. El rango considerado de
´
ındices
de refracci
´
on de las muestras l
´
ıquidas est
´
a comprendido
entre 1,33 y 1,51. Como resultado se obtuvo una correcta
expansi
´
on del haz incidente sobre la celda, y el sistema de
proyecci
´
on logra una imagen con muy pocas aberraciones
y una separaci
´
on angular adecuada entre los m
´
aximos del
patr
´
on de difracci
´
on. A su vez, las dimensiones resultantes del
sensor luego de la optimizaci
´
on del sistema de iluminaci
´
on y
proyecci
´
on permiten afirmar que es compacto y portable.
Palabras clave: dise
˜
no de sistema
´
optico; optimizaci
´
on;
aberraciones.
Abstract— In previous works we presented a novel
multiparametric sensor to simultaneously measure the
refractive index and the speed of sound in a liquid by means
of the acousto-optic effect. The sensor requires an illumination
system that expands the laser beam so that it interacts
effectively with the liquid under study. Also, a projection
system is necessary in order to adequately capture the
diffraction pattern at the cell exit. In this article, we present
the optimization of the sensor illumination and projection
system using the optical design computational tool Zemax
OpticStudio. The considered range of refractive indices of the
liquid samples is between 1.33 and 1.51. The results show a
correct expansion of the incident beam on the cell, and the
projection system achieves an image with very few aberrations
and an adequate angular separation between the maxima of
the diffraction pattern. Based on the resulting dimensions of
the sensor after optimizing the illumination and projection
system, we confirm that it is compact and portable.
Keywords: optics system design; optimization; aberrations.
I. INTRODUCCI
´
ON
La caracterizaci
´
on no destructiva de productos l
´
ıquidos de
biomasa, como los biocombustibles, es de creciente relevan-
cia [1]–[3]. En particular, es importante la caracterizaci
´
on de
productos de biomasa para verificar su calidad e identificar
contaminantes o adulterantes en el transporte, el almacena-
miento y la distribuci
´
on. En la actualidad, existen t
´
ecnicas
estandarizadas para la caracterizaci
´
on de biocombustibles,
como la espectroscopia infrarroja y la cromatograf
´
ıa. Sin
embargo, los instrumentos de medici
´
on empleados en dichas
t
´
ecnicas no son portables y son de elevado costo. Es de
inter
´
es emplear nuevas t
´
ecnicas y estudiar distintas propie-
dades para la caracterizaci
´
on de l
´
ıquidos de biomasa [4]–[8].
Las caracter
´
ısticas
´
opticas [9]–[11] y ac
´
usticas [12] de
los biocombustibles aportan informaci
´
on sobre propiedades
relacionables con la composici
´
on y el estado del l
´
ıquido. Un
trabajo previo [13] presenta un sensor multiparam
´
etrico en
forma de celda en cu
˜
na, que aprovecha la interacci
´
on luz-
materia para medir la velocidad del sonido en el l
´
ıquido y
su
´
ındice de refracci
´
on. Este dispositivo es de bajo costo,
no requiere personal especializado para su utilizaci
´
on y es
portable, es decir, que con el mismo se pueden realizar
mediciones “in-situ”, en campo o en planta.
La celda en cu
˜
na para refractometr
´
ıa o celda de Hughes
[14] est
´
a compuesta por dos prismas de un material transpa-
rente que forman una cavidad donde se coloca la muestra.
En la celda acusto-
´
optica se dan cuatro refracciones del haz
l
´
aser de manera tal que, ajustando el
´
angulo incidente, el
haz sale perpendicular a la superficie de salida de la celda
(Fig. 1). A partir de la medici
´
on del
´
angulo incidente sobre
la celda, se puede determinar el
´
ındice de refracci
´
on del
l
´
ıquido [15].
En la vista lateral del sensor (Fig. 2), se muestra que
se inyecta ultrasonido en el l
´
ıquido que se encuentra en
la celda a trav
´
es de un generador de radiofrecuencia (RF)
conectado a un amplificador, y luego al transductor piezo-
el
´
ectrico. Dentro de la celda acusto-
´
optica, el transductor
piezoel
´
ectrico origina una onda ultras
´
onica en el l
´
ıquido,
que a su vez produce variaciones peri
´
odicas de su
´
ındice de
Revista elektron, Vol. 8, No. 1, pp. 13-18 (2024)
ISSN 2525-0159
13
Recibido: 22/04/24; Aceptado: 30/05/24
Creative Commons License - Attribution-NonCommercial-
NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
https://doi.org/10.37537/rev.elektron.8.1.190.2024
Original Article
Figura 1. Vista superior del sensor multiparam
´
etrico acusto-
´
optico, en la
que se indican el expansor de haz del sistema de iluminaci
´
on y el sistema
de proyecci
´
on.
Figura 2. Vista lateral del sensor multiparam
´
etrico acusto-
´
optico, en la
que se muestran los elementos para inyectar ultrasonido en el l
´
ıquido que
se encuentra en la celda, y se indican el expansor de haz del sistema de
iluminaci
´
on y el sistema de proyecci
´
on.
refracci
´
on. Cuando incide un haz de luz l
´
aser perpendicular
a la direcci
´
on de propagaci
´
on del ultrasonido, se da una
modulaci
´
on de fase en el frente de onda del haz. El l
´
ıquido
se comporta como una red de fase, dando lugar a un patr
´
on
de difracci
´
on (efecto acusto-
´
optico) [16]. El efecto acusto-
´
optico es utilizado para diversas aplicaciones, como micros-
cop
´
ıa e im
´
agenes biom
´
edicas [17] [18], fot
´
onica integrada
en niobato de litio [19], o gir
´
oscopos de onda progresiva
[20].
La velocidad del sonido se determina a partir del patr
´
on de
difracci
´
on [13]. En el fotodetector se proyecta el diagrama
de difracci
´
on originado en la celda acusto-
´
optica (Fig. 2). A
trav
´
es del fotodetector del sensor acusto-
´
optico, se miden las
posiciones de los m
´
aximos del patr
´
on de difracci
´
on proyec-
tados y las distancias entre los mismos. Por lo tanto, una
configuraci
´
on adecuada para el dise
˜
no del detector
´
optico
es un arreglo de fotodiodos discretos [21] [22]. En una
etapa del dise
˜
no del sensor posterior a la optimizaci
´
on del
sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on, en la que se dise
˜
nar
´
a e
implementar
´
a el fotodetector, ser
´
a muy importante tener en
cuenta las especificaciones de relaci
´
on se
˜
nal a ruido, ancho
de banda y margen de fase [23].
Los sistemas
´
opticos reales, al enfocarlos, dan im
´
agenes
distribuidas en el espacio en lugar de un punto. Estas
propiedades, llamadas aberraciones, dan lugar a im
´
agenes
borrosas o distorsionadas, que dependen de la naturaleza de
la aberraci
´
on. Las aberraciones pueden ser estudiadas como
desv
´
ıos de la aproximaci
´
on paraxial, y deben ser tenidas
en cuenta y corregidas antes de fabricar o implementar un
sistema
´
optico [24]. Una de las aberraciones m
´
as comunes
es la aberraci
´
on esf
´
erica, donde los rayos con distinto
´
angulo
tienen el foco en el mismo eje pero distinta posici
´
on,
y surgen como consecuencia de utilizar lentes con caras
esf
´
ericas.
La alta complejidad del fen
´
omeno de las aberraciones
hace dif
´
ıcil un c
´
alculo anal
´
ıtico o num
´
erico manual, y
dificulta la correcta elecci
´
on de las piezas
´
opticas nece-
sarias. Por este motivo, existen numerosas herramientas
computacionales de dise
˜
no
´
optico que, utilizando
´
optica
geom
´
etrica no aproximada, permiten no s
´
olo ver el efecto de
estas aberraciones, sino tambi
´
en encontrar la combinaci
´
on
de par
´
ametros caracter
´
ısticos de cada elemento
´
optico que
las minimice. Esto lo realizan internamente creando una
funci
´
on que incluya los distintos criterios de optimizaci
´
on
que se deseen conseguir, que pueda ser calculada de manera
num
´
erica.
En este trabajo, presentamos la optimizaci
´
on del sistema
de iluminaci
´
on y proyecci
´
on del sensor acusto-
´
optico para
la medici
´
on simult
´
anea y no destructiva del
´
ındice de
refracci
´
on y de la velocidad del sonido en l
´
ıquidos (Fig.
1 y 2). Respecto al sistema de iluminaci
´
on, es importante
expandir el haz de luz a la entrada de la celda acusto-
´
optica para que interact
´
ue eficazmente con el l
´
ıquido bajo
estudio. A su vez, es necesario utilizar un sistema de
proyecci
´
on a la salida de la celda acusto-
´
optica para lograr
una separaci
´
on angular adecuada entre los m
´
aximos del
patr
´
on de difracci
´
on (Fig. 2). Realizamos la optimizaci
´
on
de los par
´
ametros de las lentes que forman el expansor de
haz del sistema de iluminaci
´
on y el sistema de proyecci
´
on
utilizando la herramienta computacional para el dise
˜
no de
sistemas
´
opticos, Zemax OpticStudio [25].
El art
´
ıculo se estructura de la manera que detallamos a
continuaci
´
on. En la Secci
´
on II, presentamos el esquema
experimental y el procedimiento de la optimizaci
´
on del
sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on del sensor. Luego, en
la Secci
´
on III, mostramos los resultados de la optimizaci
´
on.
Finalmente, informamos las conclusiones y las perspectivas
de este trabajo, en la Secci
´
on IV.
II. ESQUEMA EXPERIMENTAL Y PROCEDIMIENTO DE LA
OPTIMIZACI
´
ON
El sensor multiparam
´
etrico acusto-
´
optico (Figs. 1 y 2)
est
´
a compuesto por un l
´
aser de He-Ne, de 632, 8 nm; un
expansor de haz (sistema de iluminaci
´
on); una celda acusto-
´
optica de 3 cm de lado y 6 cm de largo, con un transductor
piezoel
´
ectrico en el fondo de la cavidad y prismas de vidrio
de
´
ındice de refracci
´
on 1, 51; un amplificador; un generador
RF; un sistema de proyecci
´
on; y un fotodetector. Realizamos
la optimizaci
´
on del sistema de iluminaci
´
on, formado por las
lentes 1 y 2, y del sistema de proyecci
´
on, compuesto por
las lentes 3 y 4 (Fig. 3).
El sensor est
´
a dise
˜
nado para caracterizar l
´
ıquidos de
´
ındices de refracci
´
on 1, 33, 1, 40 y 1, 51, y los comprendidos
entre estos valores. En particular, el
´
ındice de refracci
´
on
1, 40 es de inter
´
es por ser pr
´
oximo al de muchos productos
l
´
ıquidos de biomasa. El
´
ındice de refracci
´
on del agua es
aproximadamente 1,33. No consideramos valores superiores
al
´
ındice de refracci
´
on del vidrio (1,51) visto que la mayor
´
ıa
de los fluidos de inter
´
es biotecnol
´
ogico tienen
´
ındice de
refracci
´
on por debajo de ese valor.
Otras especificaciones de la optimizaci
´
on son que el
sensor sea compacto, que el sistema de iluminaci
´
on expanda
el haz en la mayor medida posible pero considerando como
di
´
ametro m
´
aximo a la entrada de la celda 7, 500 mm, y que
el sistema de proyecci
´
on permita alcanzar un foco adecuado
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ISSN 2525-0159
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Figura 3. Trazado de rayos sobre el esquema experimental del sensor con el sistema de iluminaci
´
on (lentes 1 y 2) y proyecci
´
on (lentes 3 y 4) optimizado.
sobre el fotodetector del sensor. Cabe destacar que para el
sistema de iluminaci
´
on y para el sistema de proyecci
´
on
hay requerimientos distintos. Esto nos permite dividir el
problema en dos etapas independientes. Por otra parte, para
facilitar el proceso de fabricaci
´
on del sensor acusto-
´
optico,
optimizamos el sistema utilizando s
´
olo lentes comerciales.
En primer lugar, dise
˜
namos el expansor de haz del sistema
de iluminaci
´
on separado del resto de las partes del sensor
(Fig. 4). El objetivo es lograr una iluminaci
´
on uniforme
Figura 4. Expansor de haz del sistema de iluminaci
´
on optimizado.
en la superficie de la celda. A trav
´
es de la herramienta
computacional, optimizamos los par
´
ametros de las lentes
1 y 2, es decir, sus distancias focales y sus posiciones,
para obtener en un espacio compacto un haz expandido
adecuadamente pero de di
´
ametro menor a 7, 500 mm, y con
pocas aberraciones.
Luego de optimizado el sistema de iluminaci
´
on, di-
se
˜
namos el sistema de proyecci
´
on. Dejamos fijos los valores
previamente hallados para el sistema de iluminaci
´
on, y
tomamos como par
´
ametros a optimizar las distancias focales
y las posiciones de las lentes 3 y 4 del sistema de proyecci
´
on
(Fig. 3). El objetivo en este caso es obtener el mejor
foco posible, usando como criterio minimizar tanto el radio
cuadr
´
atico medio del haz proyectado en el fotodetector,
como las aberraciones presentes.
En la siguiente secci
´
on, presentamos los resultados que
obtuvimos de la optimizaci
´
on del sistema de iluminaci
´
on y
proyecci
´
on del sensor multiparam
´
etrico acusto-
´
optico.
III. RESULTADOS DE LA OPTIMIZACI
´
ON
La herramienta computacional Zemax OpticStudio [25]
cuenta con distintas herramientas para observar el desem-
pe
˜
no del sistema
´
optico que estamos optimizando. Podemos
observar el trazado de rayos sobre el esquema del sistema
´
optico (Fig. 3), el diagrama de puntos (spot diagram, Fig. 5),
el perfil transversal del haz de rayos (transverse ray fan plot,
Fig. 6) y el diagrama de Seidel (Fig. 7), entre otras opciones.
Todas estas herramientas permiten analizar la calidad del
sistema
´
optico y sus aberraciones.
Figura 5. Diagrama de puntos (spot diagram) del sistema de iluminaci
´
on
y proyecci
´
on optimizado, para el caso en el que en la celda hay un l
´
ıquido
de
´
ındice de refracci
´
on 1, 33.
Figura 6. Perfil transversal del haz de rayos (transverse ray fan plot) del
sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on optimizado.
El diagrama de Seidel se utiliza para analizar y visualizar
las aberraciones en un sistema
´
optico. Este tipo de diagrama
muestra la contribuci
´
on de los diferentes tipos de aberra-
ciones, como la esf
´
erica, coma, astigmatismo, curvatura de
campo y distorsi
´
on (a cada una le corresponde un color
distinto, como se indica en la Fig. 7). Para leer el diagrama
de Seidel, se deben observar las barras, donde la desviaci
´
on
respecto de la l
´
ınea base indica la magnitud, y el color,
el tipo de aberraci
´
on presente. Una barra m
´
as corta y, por
ende, menos desviada de la l
´
ınea base, sugiere una menor
aberraci
´
on y, por ende, un mejor rendimiento
´
optico. Los
n
´
umeros que se observan en la parte superior de la Fig. 7
corresponden al orden de los coeficientes de Seidel [24].
Realizamos los m
´
ultiples pasos de la optimizaci
´
on del
sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on del sensor multipa-
ram
´
etrico acusto-
´
optico para el caso en el que en la cavidad
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Figura 7. Diagrama de Seidel del sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on
optimizado para el caso en el que en la celda hay un l
´
ıquido de
´
ındice de
refracci
´
on 1, 33.
de la celda en cu
˜
na hay un l
´
ıquido de
´
ındice de refracci
´
on
1, 33. Este el caso en el que
´
angulo de incidencia del
haz sobre la superficie de entrada de la celda (medido
respecto a la recta perpendicular a la superficie de la celda,
indicada con una l
´
ınea punteada en la Fig. 1) es m
´
aximo,
como se muestra en el esquema experimental de la Fig. 3.
Optimizamos el dise
˜
no del sistema para este caso extremo
debido a que, si funciona correctamente para dicho caso,
tambi
´
en es adecuado para los restantes casos (l
´
ıquidos de
´
ındices de refracci
´
on 1, 40 y 1, 51), en los que el haz incide
en la celda con
´
angulos menores. Partimos del peor caso
para tener una
´
unica configuraci
´
on experimental que sea
adecuada para todo el rango de inter
´
es. Cabe destacar que
es importante, al finalizar el dise
˜
no optimizado, verificar
el correcto desempe
˜
no del sistema
´
optico cuando en la
celda hay l
´
ıquidos de los otros dos
´
ındices de refracci
´
on
considerados para analizar la envolvente de dise
˜
no.
En una primera instancia, dejamos a la herramien-
ta computacional de dise
˜
no
´
optico variar libremente los
par
´
ametros que caracterizan a las lentes, y como resultado
no obtuvimos lentes comerciales. Si bien es posible adquirir
estas lentes construidas a medida por distintos fabricantes,
su costo es elevado y poco pr
´
actico. Por este motivo,
procedimos a utilizar el cat
´
alogo de lentes comerciales de
Zemax OpticStudio [25], provisto por cada fabricante, y
buscamos las m
´
as cercanas a las de nuestro sistema [26].
Probamos mediante la herramienta computacional el sistema
con los valores de las cuatro lentes comerciales (Tabla I),
como detallamos a continuaci
´
on, y los resultados no se
vieron afectados.
Las lentes comerciales del sistema de iluminaci
´
on y
proyecci
´
on y los valores de sus par
´
ametros resultado del
proceso de optimizaci
´
on se muestran en la Tabla I.
Tabla I
LENTES COMERCIALES RESULTADO DE LA OPTIMIZACI
´
ON.
Lente Marca Modelo Distancia focal (mm)
1 DAHENG OPTICS GCL-010165A 222,60
2 DAHENG OPTICS GCL-010165A 222,60
3 DAHENG OPTICS GCL-010111B 101,20
4 DAHENG OPTICS GCL-010107 50,80
Las posiciones de los elementos
´
opticos del sistema, que
tambi
´
en son resultado de la optimizaci
´
on, se indican a trav
´
es
de las distancias entre los mismos, en la Tabla II.
Tabla II
POSICIONES OPTIMIZADAS DE LOS ELEMENTOS
´
OPTICOS.
Elementos
´
opticos Distancia (mm)
Objeto (has gaussiano) - Lente 1 40
Lente 1 - Lente 2 102
Lente 2 - Celda 51
Celda - Lente 3 100
Lente 3 - Lente 4 7
Lente 4 - Imagen (Fotodetector) 30
En la Fig. 3, se puede ver el esquema del sistema
´
optico
optimizado para el caso en el que en la celda hay un
l
´
ıquido de
´
ındice de refracci
´
on 1, 33. Evaluamos por partes
el sistema
´
optico formado por las cuatro lentes comerciales.
Comenzamos por el sistema de iluminaci
´
on, es decir, el
expansor de haz (lentes 1 y 2, Fig. 4). Verificamos el tama
˜
no
del haz a la salida del expansor con las lentes comerciales
previamente seleccionadas, y resulta de 3, 534 mm de radio
cuadr
´
atico medio, como se muestra en el diagrama de puntos
de la Fig. 8. Por lo tanto, el di
´
ametro del haz a la entrada de
Figura 8. Diagrama de puntos (spot diagram) del sistema de iluminaci
´
on
(expansor de haz) optimizado.
la celda es de 7, 068 mm, y cumple con la especificaci
´
on,
ya que es menor a 7, 500 mm.
A continuaci
´
on, analizamos el desempe
˜
no del sistema
de iluminaci
´
on y proyecci
´
on completo, y obtuvimos una
imagen con muy pocas aberraciones y un radio cuadr
´
atico
medio de 37, 592 µm (Fig. 5). A trav
´
es del diagrama de
puntos observamos que, en la posici
´
on en la que se ubica la
imagen del sensor multiparam
´
etrico, los rayos no convergen
a un punto, como se puede esperar para el caso de un sistema
´
optico real y no aproximado. Hay aberraciones presentes
debido a que no se forma una imagen circular en el diagrama
de puntos. Esto lo podemos verificar en el perfil transversal
del haz de rayos (Fig. 6), y tambi
´
en en el diagrama de
Seidel (Fig. 7), que confirman la presencia
´
unicamente de
aberraciones esf
´
ericas, de alto orden. El orden y su bajo
valor nos indican que son poco significativas, y que el radio
cuadr
´
atico medio sea del orden de los micrones nos permite
concluir que obtuvimos buenos par
´
ametros de dise
˜
no.
Para verificar el correcto funcionamiento del sistema
de iluminaci
´
on y proyecci
´
on para los restantes
´
ındices de
refracci
´
on especificados de l
´
ıquidos (1, 40 y 1, 51), modi-
ficamos el
´
ındice de refraci
´
on de la muestra a trav
´
es de
la herramienta computacional. A su vez, sabiendo que el
´
angulo de incidencia en la superficie de entrada de la celda
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se modifica al colocar un l
´
ıquido de un
´
ındice de refracci
´
on
distinto en la celda, ajustamos tambi
´
en manualmente el
´
angulo del eje
´
optico del conjunto celda + lente 3 + lente 4,
para garantizar que el haz salga perpendicular a la superficie
de salida de la celda. Cambiamos el
´
ındice de refracci
´
on
de la muestra a 1, 40, y en el diagrama de puntos (Fig. 9),
observamos que el radio cuadr
´
atico medio es de 26, 992 µm
y hay pocas aberraciones. En el caso en el que el l
´
ıquido
Figura 9. Diagrama de puntos (spot diagram) del sistema de iluminaci
´
on
y proyecci
´
on optimizado para el caso del l
´
ıquido de
´
ındice de refracci
´
on
1, 33, con una muestra de
´
ındice 1, 40 dentro de la celda.
tiene el mismo
´
ındice que los prismas de la celda (1, 51),
vemos que el radio cuadr
´
atico medio de la imagen en
el fotodetector es de 34, 998 µm, con pocas aberraciones
presentes (Fig. 10).
Figura 10. Diagrama de puntos (spot diagram) del sistema de iluminaci
´
on
y proyecci
´
on optimizado para el caso del l
´
ıquido de
´
ındice de refracci
´
on
1, 33, con una muestra de
´
ındice 1, 51 dentro de la celda.
Es importante destacar, por
´
ultimo, que el tama
˜
no del
sensor dise
˜
nado a trav
´
es de la optimizaci
´
on es compacto, de
453 mm de largo y 117 mm de ancho. Por lo tanto, logramos
una optimizaci
´
on del sistema de iluminaci
´
on y proyecci
´
on
del sensor multiparam
´
etrico acusto-
´
optico que verifica todas
las especificaciones.
IV. CONCLUSIONES
En este trabajo presentamos la optimizaci
´
on del sistema
de iluminaci
´
on y proyecci
´
on de un sensor multiparam
´
etrico
acusto-
´
optico que aprovecha la interacci
´
on luz-materia para
medir simult
´
aneamente el
´
ındice de refracci
´
on y la velocidad
del sonido en un fluido. Este sensor es de inter
´
es para la
caracterizaci
´
on no destructiva de l
´
ıquidos de biomasa, como
los biocombustibles.
A trav
´
es de la utilizaci
´
on de la herramienta computacional
de dise
˜
no
´
optico Zemax OpticStudio, optimizamos el siste-
ma de iluminaci
´
on y proyecci
´
on del sensor, y analizamos
su desempe
˜
no. Los resultados indican que el sistema de
iluminaci
´
on expande el haz l
´
aser a un di
´
ametro de 7, 068
mm. La configuraci
´
on optimizada de dos lentes del expansor
de haz y dos del sistema de proyecci
´
on presenta aberra-
ciones esf
´
ericas, sin embargo, son predominantemente de
alto orden. Por lo tanto, el sistema de proyecci
´
on enfoca el
haz en el fotodetector, con un radio cuadr
´
atico medio por
debajo de 38 µm, para l
´
ıquidos de los
´
ındices de refracci
´
on
especificados de 1, 33, 1, 40 y 1, 51. El sensor con el sistema
de iluminaci
´
on y proyecci
´
on optimizado es compacto, visto
que sus dimensiones resultantes son 453 mm de largo y 117
mm de ancho. En conclusi
´
on, la optimizaci
´
on del sistema
de iluminaci
´
on y proyecci
´
on del sensor verifica ampliamente
las especificaciones.
Futuras investigaciones se enfocar
´
an en explorar el im-
pacto de la utilizaci
´
on de luz policrom
´
atica en el sistema y
la integraci
´
on del sistema
´
optico con el fotodetector en el
montaje experimental.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue realizado con el aporte de Universi-
dad de Buenos Aires (UBACyT 20020190100275BA y
20020190100032BA), CONICET (11220200102112CO) y
ANPCyT (PICT-2020-SERIEA-03741). Tesis doctoral de P.
M. E. V
´
azquez desarrollada en el marco de la beca Peruilh
FIUBA. Tesis de G. E. Caro desarrollada en el marco de la
beca interna doctoral CONICET.
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